Linux 字符設備驅動框架

字符設備是Linux三大設備之一(另外兩種是塊設備，網絡設備)，字符設備就是字節流形式通訊的I/O設備,絕大部分設備都是字符設備，常見的字符設備包括鼠標、鍵盤、顯示器、串口等等，當我們執行ls -l /dev的時候，就能看到大量的設備文件，c就是字符設備，b就是塊設備，網絡設備沒有對應的設備文件。編寫一個外部模塊的字符設備驅動，除了要實現編寫一個模塊所需要的代碼之外，還需要編寫作為一個字符設備的代碼。

驅動模型

Linux一切皆文件，那么作為一個設備文件，它的操作方法接口封裝在struct file_operations，當我們寫一個驅動的時候，一定要實現相應的接口，這樣才能使這個驅動可用，Linux的內核中大量使用"注冊+回調"機制進行驅動程序的編寫，所謂注冊回調，簡單的理解，就是當我們open一個設備文件的時候，其實是通過VFS找到相應的inode，并執行此前創建這個設備文件時注冊在inode中的open函數，其他函數也是如此，所以，為了讓我們寫的驅動能夠正常的被應用程序操作，首先要做的就是實現相應的方法，然后再創建相應的設備文件。

#include <linux/cdev.h> //for struct cdev#include <linux/fs.h>  //for struct file#include <asm-generic/uaccess.h>  //for copy_to_user#include <linux/errno.h>      //for error number/* 準備操作方法集 *//* struct file_operations {  struct module *owner;  //THIS_MODULE    //讀設備  ssize_t (*read) (struct file *, char __user *, size_t, loff_t *);  //寫設備  ssize_t (*write) (struct file *, const char __user *, size_t, loff_t *);  //映射內核空間到用戶空間  int (*mmap) (struct file *, struct vm_area_struct *);  //讀寫設備參數、讀設備狀態、控制設備  long (*unlocked_ioctl) (struct file *, unsigned int, unsigned long);  //打開設備  int (*open) (struct inode *, struct file *);  //關閉設備  int (*release) (struct inode *, struct file *);  //刷新設備  int (*flush) (struct file *, fl_owner_t id);  //文件定位  loff_t (*llseek) (struct file *, loff_t, int);  //異步通知  int (*fasync) (int, struct file *, int);  //POLL機制  unsigned int (*poll) (struct file *, struct poll_table_struct *);  。。。};*/ssize_t myread(struct file *filep, char __user * user_buf, size_t size, loff_t* offset){  return 0;}struct file fops = {  .owner = THIS_MODULE,  .read = myread，  ...};/* 字符設備對象類型 */struct cdev {  //public    struct module *owner;        //模塊所有者（THIS_MODULE），用于模塊計數  const struct file_operations *ops; //操作方法集（分工:打開、關閉、讀/寫、...）  dev_t dev;             //設備號（第一個）  unsigned int count;         //設備數量  //private  ...};static int __init chrdev_init(void){  ...  /* 構造cdev設備對象 */  struct cdev *cdev_alloc(void);  /* 初始化cdev設備對象 */  void cdev_init(struct cdev*, const struct file_opeartions*);  /* 為字符設備靜態申請設備號 */  int register_chedev_region(dev_t from, unsigned count, const char* name);  /* 為字符設備動態申請主設備號 */  int alloc_chedev_region(dev_t* dev, unsigned baseminor, unsigned count, const char* name);  MKDEV(ma,mi)  //將主設備號和次設備號組合成設備號  MAJOR(dev)   //從dev_t數據中得到主設備號  MINOR(dev)   //從dev_t數據中得到次設備號  /* 注冊字符設備對象cdev到內核 */  int cdev_add(struct cdev* , dev_t, unsigned);  ...}static void __exit chrdev_exit(void){  ...  /* 從內核注銷cdev設備對象 */  void cdev_del(struct cdev* );  /* 從內核注銷cdev設備對象 */  void cdev_put(stuct cdev *);  /* 回收設備號 */  void unregister_chrdev_region(dev_t from, unsigned count);  ...}